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再談工業4.0與虛實融合系統(CPS)

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科技產業資訊室 (iKnow) - David 發表於 2015年2月26日
在【台灣製造業注意”中國版工業4.0”來了】、【淺談”工業4.0”對台灣產業的影響】、【“工業4.0”的四大特質與虛實融合系統(CPS)】與【工業4.0演練--東莞製造2025與泉州製造2025】等文中,我們介紹了”德國工業4.0”政策、”中國大陸版工業4.0”之”中國製造2025”與”工業4.0”的核心虛實融合系統(Cyber Physical System, CPS),並點出”工業4.0”就是互聯網技術完整融入製造業運作之模式。

本文我們再以國際自動化協會(International Society of Automation, ISA)在1995年通過的ISA-95標準(一般也稱為S95)之架構來討論虛實融合系統,並探討後續落實”工業4.0方案”所需建置之核心能耐。

ISA-95標準為企業控制系統一體化(Enterprise-Control System Integration),其各層架構如圖一所示。


圖一、ISA-95各層架構
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ISA-95分為Level 0 至Level 5。Level 0為實體世界層,對應為實際生產流程的生產設備與周邊設備。Level 1- Level 3為操作技術層(Operational Technology, OT),包括Level 1之生產線的感測與操控,Level 2之監視與整合控制(SCADA),Level 3為製造作業管理(Manufacturing Operation Management),也就是製造執行系統(Manufacturing Execution System, MES),包括整體製造現場的監視、控制與紀錄等。

ISA-95將控制模式分為批量控制(Batch Control)、連續控制(Continuous Control)與離散控制(Discrete Control)。不同控制模式所對應的Level 1感測與操控及Level 2 之監視與SCADA各有不同。

Level 4 – Level 5為資訊技術層(Information Technology, IT)。Level 4為業務規劃與運籌(Business Planning and Logistics),包括建立訂單、排定生產計畫、原料準備與計畫、出貨與存貨控制等。Level 5為整體企業日常營運之管理,包括產品生命週期管理(Product Lifecycle Management, PLM)與企業資源管理(Enterprise Resources Planning, ERP)等。

從Level 1 – Level 5,可以看出每一控制與管理活動其時間範圍(time frame)是不同的,越往下其時間控制範圍越短,越往上越長。從所需涵蓋的控制層面來說,越往下越窄,越往上越寬。

在【“工業4.0”的四大特質與虛實融合系統(CPS)】一文中,我們已經點出工業4.0有四個本質,分別為基於網際網路、基於個性化服務、基於數據決策、基於高效節能。

在【C2B商業模式的核心思維與未來發展】一文中,我們也點出工業4.0表徵在製造業就是以消費者為中心的客製化生產,亦即:以消費者為核心,並且透過消費者的驅動,整合整體供應鏈,為消費者提供更高程度客製化的商業模式。

工業4.0包括整體產業生態系統的”生態系統4.0”與個別公司的”工廠4.0”。

從ISA-95來看,工廠4.0就是一個工廠內部的”虛實融合系統”,亦即工廠內部資訊技術(IT)與操作技術(OT)的整合與融合。至於”生態系統4.0”就要回到銷售體系與供應鏈體系,如圖二所示。

未來,當”工業4.0”的時代來臨,整個產業生態系統都在雲計算環境下進行企業營運,包括公有雲、私有雲與混合雲(Hybrid Cloud)之運作。在”生態系統4.0”下,企業將以互聯網服務與數據營運為基礎,每一個消費者都可以根據個性化的需求,訂製個性化的產品與服務。此外,產業鏈中的每一環節,也將都導入互聯網與物聯網技術,並在一個共同平台上運作,有效的滿足特定消費者的需求,並提供高性價比的產品、服務與方案。(1180字;圖2)


圖二、工業4.0之生態系統4.0示意圖
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參考資料:
1. Atos, The convergence of IT and Operational Technology (2012).

本網站相關連結:
  1. 台灣製造業注意”中國版工業4.0”來了
  2. 淺談”工業4.0”對台灣產業的影響
  3. “工業4.0”的四大特質與虛實融合系統(CPS)
  4. 工業4.0演練--東莞製造2025與泉州製造2025
  5. C2B商業模式的核心思維與未來發展


 
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